Gasmotor met
dieselrendement

Een groot motorblok in een warme ruimte. Rusteloos draait de krukas haar rondjes in het inwendige, uiterlijk te zien aan het ronddraaien van een vliegwiel. Aan de achterkant simuleert een reminstallatie op de uitgaande as de belasting die de motor in de praktijk zou ondervinden. De hele installatie hangt vol met toeters en bellen, meters en opnameapparatuur. Vanuit een naastgelegen ruimte voeren twee medewerkers tests uit op de motor. Dag in, dag uit.

„Het hele testprogramma is in eigen beheer ontwikkeld en uitgevoerd”, vertelt Paul Uitenbroek, directeur van Gas Engine Technology (GET) in Hoensbroek. Samen met RDM Technology uit Rotterdam vormt zijn bedrijf de joint venture NoNox. „GET brengt de kennis in en doet het onderzoek en de ontwikkeling. De RDM financiert het project, ondersteunt door een ontwikkelingskrediet en bezit de productie- en de verkooprechten.”

NoNoX ontwikkelde de computerprogramma's, data-acquisitiesystemen en apparatuur om te testen allemaal zelf. „Wíj weten wat we willen meten en testinstellingen zoals TNO zijn erg duur. Bovendien willen wij de details van onze vinding nog niet in handen van derden geven.”

Milieuvriendelijk
Die uitvinding is een systeem waardoor gasmotoren vrijwel dezelfde rendementen halen als dieselmotoren. „Dat is toch waar een transportondernemer naar kijkt. Iets kan nog zo goed zijn voor het milieu, als het veel geld kost en er is nog een alternatief, dan kiest hij dat. Bij ons type gasmotor gaan milieu en economie hand in hand. Dat naar een vernieuwing als de onze pas de laatste jaren wordt gezocht, komt doordat de noodzaak daarvoor lange tijd niet aanwezig was. Dieselmotoren voldeden goed en in de personenautohandel wordt een gulden liever uitgegeven aan een 120 pk zestienkleps motortje, mooie velgen en een spoiler dan aan een milieuvriendelijke en rendabele brandstof.”

In de vrachtauto-industrie moet echter wat veranderen. De normen voor de uitstoot worden van overheidswege steeds meer aangescherpt en de dieselontwikkeling begint aan haar eind te komen, weet Uitenbroek. „Gas als schone brandstof komt weer in beeld, maar praktijkproeven in bussen en nutsvoertuigen (in dit geval vuilnisauto's, AJC) lieten zien dat het verbruik van de conventionele heavy-duty lpg-motor veel te hoog is. Om deze motor economisch aantrekkelijk te maken, moet het rendement omhoog.”

Brandstofmengsel
Uitenbroek kwam erachter dat het grootste rendementsverlies van een gasmotor in het aanzuigsysteem bij de cilinders zit. Tijdens elke inlaatslag maakt een cilinder een neerwaartse beweging waardoor een bepaalde hoeveelheid brandstofmengsel wordt aangezogen. Deze wordt door de opgaande beweging gecomprimeerd, waarna verbranding van het mengsel en expansie de zuiger weer met kracht naar beneden duwen: de arbeidsslag. „Het gevraagde vermogen bepaalt hoeveel mengsel moet worden aangezogen. Dat wordt bij de huidige lpg-motoren geregeld door een smoorklep voor de inlaatklep; een doorstroomopening die afhankelijk van de vraag verder open of dicht gezet kan worden.”

Hier zit nu het probleem. Uitenbroek: „Eenvoudig gezegd komt het hier op neer dat de zuiger tijdens zijn hele weg van het bovenste dode punt (BDP) naar het onderste dode punt (ODP) hard moet trekken aan een klein straaltje mengsel. Dat kost energie. Vergelijk het met het zuigen aan een rietje: je zuigt altijd harder dan nodig is.” Het energieverbruik door dit zogenoemde pomp- of smoorverlies is voor het grootste deel de oorzaak van het lagere rendement van een gasmotor.

Pompverliezen
GET onderving het probleem door de smoorklep te verwijderen en een secundaire klep te monteren die twee standen kent: helemaal open of helemaal dicht. Een basishoeveelheid mengsel wordt nu aangezogen via de normale inlaatklep, het afregelen gebeurt door het sluitingstijdstip van de tweede klep te wijzigen. Veel vermogensvraag: laat sluiten, weinig vermogensvraag: vroeg sluiten. Omdat de zuiger bij geopende klep 'vrij' mengsel kan aanzuigen, zijn er geen pompverliezen. Als de secundaire klep voor het bereiken van het ODP sluit, zal door het nog verder bewegen van de zuiger een lichte onderdruk ontstaan. „Deze wordt gebruikt om de cilinder door het dode punt heen weer een stukje omhoog te trekken. Het energieverlies wordt zo tot een minimum beperkt”, aldus Uitenbroek.

Metingen in de testopstelling van het Limburgse bedrijf wijzen uit dat de motor een relatief laag brandstofverbruik heeft dat bij het gebruik van lpg gelijk is aan dat van een vergelijkbare dieselmotor. „Wij hebben berekend dat dat bij gebruik van aardgas maximaal 5 procent ongunstiger uit zal pakken. Onze motor koppelt dus het rendement van een diesel aan de voordelen van gas als schone brandstof”, aldus Uitenbroek. „En rendement is toch waar de transportsector op let. Vervoerscontracten ketsen soms op 0,2 cent per kilometer af, de speling is dus gering. Wij hebben berekend dat met onze motor lagere exploitatiekosten mogelijk zijn. Afhankelijk van de omstandigheden kan dat oplopen tot 7 cent per kilometer.”

Uitstoot
Het grote voordeel van elke gasmotor is de lage uitstoot aan stikstofoxiden (NO_x) en kooldioxide (CO₂). Door de andere kleptechniek haalt de motor uit Limburg echter nog betere waarden dan een gewone gasmotor, zegt Uitenbroek. Zijn NoNoX-motor heeft een NO_x-emissie van maximaal 1 gram/kiloWattuur (kWh). „De huidige dieselmotoren mogen onder de nu geldende norm –de zogeheten Euro 3– 5,0 gram/kWh uitstoten en dat halen ze ternauwernood. De nieuwe norm, Euro 4, die gaat gelden vanaf 1 januari 2005, stelt de eisen alweer scherper: 3,5 gram/kWh. Euro 5 ten slotte, in 2008, staat maximaal 2 gram/kWh toe. Vergelijk dat eens met de uitstoot die wij nu al realiseren.”

Ook de uitstoot van CO₂vermindert aanzienlijk. Uitenbroek rekende alles door en concludeert: „Als elke Nederlandse vrachtvervoerder zou rijden met de NoNoX-motor, in combinatie met aardgas, zal de kooldioxide-uitstoot zo veel verlagen dat daarmee bijna 10 procent van de CO₂-reductiedoelstelling gehaald wordt die op de klimaatconferentie in Kyoto is afgesproken. Kort door de bocht zeg ik wel eens dat de Amerikanen dat verdrag nu ook kunnen ratificeren. Het milieu is ermee gediend en met onze motor hoeven ze ook geen economische schade te lijden.”

De directeur hoopt dan ook dat de ogen van politici opengaan voor zijn vinding. „Regelmatig heb ik daarover al contacten, maar de reacties zijn tot nu tot vrijwel nihil.” In RDM Technology vond hij een partner die in eerste instantie de productie, het commerciële gedeelte en de public relations moet gaan doen, ook in Haagse kringen. „De politiek moet wel doordrongen worden van de voordelen, want zij moet ook goede randvoorwaarden gaan scheppen. Hoe gaat het bijvoorbeeld met de accijnzen? Er is echt nog wel een aantal vragen te beantwoorden.”

Vergelijkingsmateriaal
Het belangrijkste voor NoNoX is nu dat de motor draait. „Alleen door te bewijzen dat onze theorie in de praktijk ook werkt, kunnen wij mensen overtuigen”, aldus Uitenbroek. Hij beseft dat de praktijk tot nu toe alleen maar bestaat uit een motor in een testopstelling. Daarom start GET naar alle waarschijnlijkheid –„Ik bind me niet meer aan data”– nog dit najaar een praktijkproef. „Onze motor wordt dan ingebouwd in een truck bij een transporteur en die gaat er gewoon zijn dagelijks werk mee doen. We zijn met een aantal grote vervoerders in onderhandeling, evenals met truckfabrikanten.”

Een van die transporteurs is Vos Logistics, een bedrijf met in totaal meer dan 3000 trucks op de weg. Directeur Sander Vos is enthousiast over de proef: „De transportsector zoekt al jaren naar schonere motoren en wil ver meegaan in het zoeken naar de oplossing van allerlei milieuvraagstukken. Dit kan er een van zijn, met vrij goede kansen. Graag stellen wij materiaal en tijd beschikbaar.” De directeur wil de auto op een vast traject inzetten. „Denk aan Lyon vice versa. In Frankrijk kun je goed aan gas komen en op die route hebben wij diverse auto's rijden, zodat er goed vergelijkingsmateriaal voorhanden is.”

Vos koopt voor de proef een nieuwe truck. „Vanwege de aanpassingen moet dat wel, zoiets moet je vanaf de productielijn mee opbouwen. Er moeten andere tanks op, de motorophanging zal wat anders zijn en ook kleine aanpassingen kosten bij ombouw veel meer dan bij nieuwbouw.” Voorkeur voor een bepaald merk heeft hij eigenlijk niet. DAF en Scania zijn de huisleveranciers van de Vos-groep, met af en toe een paar honderd trucks van een ander merk. Ook Vos weet dat GET met een aantal fabrikanten in onderhandeling is, maar „voor de grap zeg ik wel eens: Laten wij maar een DAF doen, dan maken we er een gezellig Nederlands onderonsje van.”